JPH01318721A - Driving device for turbo charger with rotary motor - Google Patents

Driving device for turbo charger with rotary motor

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JPH01318721A
JPH01318721A JP63149064A JP14906488A JPH01318721A JP H01318721 A JPH01318721 A JP H01318721A JP 63149064 A JP63149064 A JP 63149064A JP 14906488 A JP14906488 A JP 14906488A JP H01318721 A JPH01318721 A JP H01318721A
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JP
Japan
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generator
exhaust
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JP63149064A
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JP2658194B2 (en
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Hideo Kawamura
英男 河村
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Isuzu Motors Ltd
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Isuzu Motors Ltd
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    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

PURPOSE:To increase the output of an engine by connecting in order a turbo charger equipped with a motor and an exhaust turbine equipped with a generator and driving the engine by feeding the generator output and battery output to a motor at the low speed rotation time of the engine especially. CONSTITUTION:The rotor of a rotary motor 3 is linked to the rotary shaft directly connecting the turbine 21 of the turbo charger 2 provided on the way of an exhaust pipe and the compressor provided on the way of a suction pipe 11 and a stator is provided on the inner wall of a turbo charger housing. The exhaust turbine 4 driven by the exhaust gas energy exhausted from the turbo charger 2 is provided, an AC generator 42 is directly connected to this exhaust turbine 4 and the AC power generated there is transmitted to a power converter 5. In this power converter 5 the generated power transmitted from the AC generator 42 and the power from a battery 7 are input and the specified AC power driving the rotary motor 3 is made to output.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は回転電機を有するターボチャージャを用いエン
ジントルクを増大させる回転電機付ターボチャージャの
駆動装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to a driving device for a turbocharger with a rotating electric machine that uses a turbocharger with a rotating electric machine to increase engine torque.

(従来の技術) 近年、車両のエンジンから排出される排気ガスをタービ
ンに導いて排気エネルギーを回収し、エンジントルクを
増大させようとする提案が種々なされている。
(Prior Art) In recent years, various proposals have been made to increase engine torque by guiding exhaust gas emitted from a vehicle engine to a turbine to recover exhaust energy.

そしてこの種の提案として本出願人により、エンジンの
排気管に直流発電機を備えた複数の排気タービンを順次
に配設するとともに、エンジンの回転軸に直流電動機を
結合させ、前記の直流発電機からの電力を直流電動機に
供給して、排気エネルギーをエンジン出力として回収し
ようとするエンジンの排気ガスエネルギー回収装置が特
開昭59−20526号公報に開示されている。
As a proposal of this type, the present applicant sequentially disposed a plurality of exhaust turbines each equipped with a DC generator in the exhaust pipe of the engine, coupled a DC motor to the rotating shaft of the engine, and Japanese Patent Laid-Open No. 59-20526 discloses an exhaust gas energy recovery device for an engine that supplies electric power from a DC motor to a DC motor and recovers exhaust energy as engine output.

(発明が解決しようとする課題) 上述の提案においては、エンジンの排気ガスエネルギー
は直流発電機を有する排気タービンによって電気エネル
ギーに変換され、ついでこの電気エネルギーはエンジン
に結合の直流電動機に供給され回転力としてエンジン出
力を助勢している。この場合、エンジン回転が低速のと
きは排出される排気ガスエネルギーが少なく、これを電
力に回生してエンジンの出力軸を駆動することはトルク
向上の効果が十分でないという問題が生じている。
(Problem to be Solved by the Invention) In the above proposal, the exhaust gas energy of the engine is converted into electrical energy by an exhaust turbine having a DC generator, and this electrical energy is then supplied to a DC motor coupled to the engine to rotate it. It assists the engine output as power. In this case, there is a problem in that when the engine rotation speed is low, the exhaust gas energy exhausted is small, and regenerating this energy into electric power to drive the output shaft of the engine does not have a sufficient effect of improving torque.

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、
その目的は発電機を有する排気タービンにより回生した
電力エネルギーを用いてエンジンに過給気を圧送するこ
とによりエンジントルクを増大させようとする回転電機
付ターボチャージャの駆動装置を提供するにある。
The present invention was made in view of such problems,
The object of the present invention is to provide a driving device for a turbocharger with a rotary electric machine, which attempts to increase engine torque by supplying supercharged air to the engine using electrical energy regenerated by an exhaust turbine having a generator.

(課題を解決するための手段) 本発明によれば、エンジンの排気管に電動機を備えたタ
ーボチャージャと、発電機を備えた排気タービンとを順
次に接続するとともに、前記エンジンの運転状態に応じ
て少なくともエンジンの低速回転時に前記発電機の出力
とバッテリ出力とをともに前記電動機に供給して力行せ
しめる回転電機付ターボチャージャの駆動装置が提供さ
れる。
(Means for Solving the Problems) According to the present invention, a turbocharger equipped with an electric motor and an exhaust turbine equipped with a generator are sequentially connected to the exhaust pipe of an engine, and the Accordingly, there is provided a driving device for a turbocharger with a rotary electric machine that supplies both the output of the generator and the output of the battery to the electric motor at least when the engine rotates at low speed.

(作用) 本発明では、排気タービンに設けた発電機の出力をター
ボチャージャの電動機にバッテリからの電力とともに供
給して力行させ、ターボチャージャの過給作動を助勢し
てエンジントルクを増大させる作用がある。
(Function) In the present invention, the output of the generator provided in the exhaust turbine is supplied to the electric motor of the turbocharger together with the electric power from the battery to power the turbocharger, thereby assisting the supercharging operation of the turbocharger and increasing the engine torque. be.

(実施例) つぎに本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明
する。
(Example) Next, an example of the present invention will be described in detail using the drawings.

第1図は本発明の一実施例の構成を示す構成ブロック図
、第2図は本実施例に用いるターボチャージャの構成を
示す断面図である。
FIG. 1 is a block diagram showing the structure of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view showing the structure of a turbocharger used in this embodiment.

これらの図面において、1はエンジンで、吸気管11を
通じて吸入する空気と、供給される燃料との燃焼エネル
ギーによって、図示していない車両を駆動するもので、
燃焼後の排気ガスは排気管12を介してターボチャージ
ャ2に供給されて、タービン21を回転駆動する。22
はコンプレッサで、タービン21の回転軸23に直結さ
れ、排気エネルギーにより回転駆動されるタービン21
のトルクにより空気を圧縮するものであり、スクロール
24を介して吸気管11よりエンジンへの空気を過給す
るもので、コンプレッサ22の作動によりエンジン出力
を増大するよう構成されている。なお、13は過給気圧
を検出するブースト圧センサで、吸気管11の内面に取
付けられており、14はエンジンの回転数を検出するエ
ンジン回転センサであり、これらのセンサからの信号は
後述するコントローラに送信される。
In these drawings, 1 is an engine that drives a vehicle (not shown) by combustion energy of air taken in through an intake pipe 11 and fuel supplied.
The exhaust gas after combustion is supplied to the turbocharger 2 through the exhaust pipe 12 and drives the turbine 21 to rotate. 22
is a compressor, which is directly connected to the rotating shaft 23 of the turbine 21, and the turbine 21 is rotationally driven by exhaust energy.
The compressor compresses air using the torque of the compressor, supercharges the air from the intake pipe 11 to the engine via the scroll 24, and is configured to increase the engine output by operating the compressor 22. Note that 13 is a boost pressure sensor that detects supercharging pressure and is attached to the inner surface of the intake pipe 11, and 14 is an engine rotation sensor that detects the engine rotation speed. Signals from these sensors will be described later. Sent to controller.

3は回転電機であり、回転軸23に直結された回転子3
1と、ターボチャージャ2のハウジング25の内壁に取
付けられた固定子32とを有し、回転子31は例えばカ
ゴ型コイルを備えた認導型回転電機を構成している。そ
して、排気エネルギーによるタービン21の駆動力にて
十分なコンプレッサ22の過給作動が得られないときは
、回転電機3に電力を供給して力行させることにより、
コンプレッサ22の過給作動を助勢させるものである。
3 is a rotating electric machine, and a rotor 3 is directly connected to a rotating shaft 23.
1 and a stator 32 attached to the inner wall of the housing 25 of the turbocharger 2, and the rotor 31 constitutes a recognition type rotating electric machine including, for example, a cage-shaped coil. When sufficient supercharging operation of the compressor 22 cannot be obtained with the driving force of the turbine 21 generated by the exhaust energy, electric power is supplied to the rotating electric machine 3 to cause it to run.
This assists the supercharging operation of the compressor 22.

なお、33はタービン回転センサで、例えばコンプレッ
サ22の回転数を検出してターボチャージャ2の回転数
を検知するもので、検知した回転信号をコントローラ6
に送信する。
Note that 33 is a turbine rotation sensor that detects the rotation speed of the turbocharger 2 by detecting the rotation speed of the compressor 22, for example, and sends the detected rotation signal to the controller 6.
Send to.

4は排気タービンで、ターボチャージャ2から排出され
る排出ガスエネルギーにより駆動されるもので、排出ガ
スを入力する人力管41はターボチャージャ2に接続さ
れている。そして排気タービン4には交流発電機42が
直結され、ターボチャージャ2の排出ガスエネルギーを
交流電力として回生ずるもので、回生した電力は電力変
換器5に送電される。なお、43は排出管で、排気ター
ビン4からの排ガスを外部に放出するものである。
Reference numeral 4 denotes an exhaust turbine, which is driven by exhaust gas energy discharged from the turbocharger 2 , and a manpower pipe 41 for inputting the exhaust gas is connected to the turbocharger 2 . An alternating current generator 42 is directly connected to the exhaust turbine 4 and regenerates exhaust gas energy from the turbocharger 2 as alternating current power, and the regenerated power is transmitted to the power converter 5. Note that 43 is an exhaust pipe that discharges exhaust gas from the exhaust turbine 4 to the outside.

電力変換器5は交流発電機42からの発it力とバッテ
リ7からの電力とを入力して、回転電機3を力行せしめ
る所定の交流電力に変換するものである。そして、交流
発電機42の出力の交流出力を整流する整流器、該整流
器の出力とバッテリ7の直流電力を加え合せて所要周波
数の交流電力に変換するインバータなどの強電用機器を
備え、変換させる交流周波数の制御指令はコントローラ
6から受令するものである。
The power converter 5 inputs the output power from the alternating current generator 42 and the electric power from the battery 7, and converts it into predetermined alternating current power for powering the rotating electric machine 3. It is equipped with high-power equipment such as a rectifier that rectifies the alternating current output of the alternator 42 and an inverter that adds the output of the rectifier and the direct current power of the battery 7 and converts it into alternating current power of a desired frequency. The frequency control command is received from the controller 6.

なお、排気タービン4に設けた交流発電機42からの出
力が大きい場合はバッテリ7からの電力は用いずに、交
流発電機42の出力のみにて回転電機3を駆動するよう
構成されている。
Note that when the output from the alternator 42 provided in the exhaust turbine 4 is large, the rotating electric machine 3 is configured to be driven only by the output of the alternator 42 without using the electric power from the battery 7.

8はアクセルペダルで運転者の操作により、エンジン1
への燃料供給量を制御するものであり、アクセルペダル
8の踏込量を検出するアクセルセンサ81が取付けられ
、コントローラ6に検出信号を送出する。
8, engine 1 is activated by the driver's operation using the accelerator pedal.
An accelerator sensor 81 is attached to detect the amount of depression of the accelerator pedal 8, and sends a detection signal to the controller 6.

コントローラ6はマイクロコンピュータからなり、演算
処理を行う中央制御装置、演算結果や制御プログラムな
どを格納する各種メそり、人/出カボートなどを備えて
おり、前記のブースト圧センサ13、エンジン回転セン
サ14、タービン回転センサ33、アクセルセンサ81
などからの検出信号が入力されると演算処理が行われ、
制御プログラムにしたがって、インバータ5に対して交
流電力の周波数を変換する制御指令を発するよう構成さ
れている。
The controller 6 is composed of a microcomputer, and includes a central control unit that performs arithmetic processing, various mechanisms for storing arithmetic results, control programs, etc., a human/output boat, etc., and includes the aforementioned boost pressure sensor 13 and engine rotation sensor 14. , turbine rotation sensor 33, accelerator sensor 81
When a detection signal is input from, etc., calculation processing is performed.
It is configured to issue a control command to convert the frequency of AC power to the inverter 5 according to a control program.

このように構成された本実施例の作動をつぎに説明する
The operation of this embodiment configured as described above will now be described.

エンジンが低速回転にてエンジントルクの増大の必要が
ある場合は、アクセルセンサ81、エンジン回転センサ
14、タービン回転センサ33からの検出信号によりコ
ントローラ6が検知し、電力変換器5に対して交流発電
機42の出力とバッテリ7からの電力とを回転電機3に
供給するよう指令する。このため、電力変換器5は交流
発電機42からの交流電力を整流してバッテリ7からの
直流電力に加えるとともに、回転電機3をi動機として
力行させる所要周波数の交流電力に変換して回転電機3
に供給することになる。なおこの所要周波数は、タービ
ン回転センサ33からの検出信号がコントローラ6に入
力されるため、回転電@3の現回転数が検知できること
になり、この回転数を上回わる回転数の得られる交流電
力の周波数の設定がコントローラ6より電力変換器5に
指令されるものである。
If it is necessary to increase the engine torque when the engine rotates at a low speed, the controller 6 detects this based on detection signals from the accelerator sensor 81, engine rotation sensor 14, and turbine rotation sensor 33, and sends the power converter 5 to generate AC power. A command is given to supply the output of the machine 42 and the electric power from the battery 7 to the rotating electric machine 3. Therefore, the power converter 5 rectifies the alternating current power from the alternator 42 and adds it to the direct current power from the battery 7, and also converts the alternating current power from the alternating current generator 42 into alternating current power of a required frequency to power the rotating electric machine 3 as an i-motor. 3
It will be supplied to Since the detection signal from the turbine rotation sensor 33 is input to the controller 6, this required frequency can detect the current rotation speed of the rotating electric @3, and the current rotation speed of the rotating electric power @3 can be detected. The controller 6 issues a command to the power converter 5 to set the power frequency.

したがって、回転電機3の力行によりターボチャージャ
2の回転軸は増速され、コンプレッサ22の過給作動も
増大して、昇圧された過給気がエンジンlに供給される
ことによりエンジントルクが増大することになる。
Therefore, the rotation shaft of the turbocharger 2 is accelerated by the power running of the rotating electrical machine 3, the supercharging operation of the compressor 22 is also increased, and the boosted supercharging air is supplied to the engine l, thereby increasing the engine torque. It turns out.

なお、エンジントルクの増大の程度に応じて、バッテリ
7からの電力供給は取りやめ、交流発電機42の出力の
み変換して供給してもよい。
Note that, depending on the degree of increase in engine torque, the power supply from the battery 7 may be canceled and only the output of the alternator 42 may be converted and supplied.

以上、本発明を上述の実施例によって説明したが、本発
明の主旨の範囲内で種々の変形や応用が可能であり、こ
れらを本発明の範囲から排除するものではない。
Although the present invention has been described above with reference to the above-mentioned embodiments, various modifications and applications are possible within the scope of the gist of the present invention, and these are not excluded from the scope of the present invention.

(発明の効果) 本発明によれば、交流発電機を備えた排気タービンによ
り回生された電気エネルギーを、バッテリからの電力と
ともに回転電機付ターボチャージャに供給してターボチ
ャージャを増速させ、エンジンへの過給気をさらに昇圧
させるので、エンジン出力が増大することになり、回生
じた電気エネルギーを機械的な回転力としてエンジン出
力を助勢する場合に比して、エンジントルクが効率よく
増大される効果がある。
(Effects of the Invention) According to the present invention, electrical energy regenerated by an exhaust turbine equipped with an alternating current generator is supplied to a turbocharger with a rotating electric machine together with electric power from a battery, thereby increasing the speed of the turbocharger and supplying power to the engine. Since the supercharging air is further boosted, the engine output increases, and the engine torque is increased more efficiently than when the recovered electrical energy is used as mechanical rotational force to assist the engine output. effective.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例の構成を示す構成ブロック図
、第2図は本実施例に用いるターボチャージャの断面図
である。 1・・・エンジン、2・・・ターボチャージャ、3・・
・回転電機、4・・・排気タービン、5・・・電力変換
器、6・・・コントローラ、7・・・バッテリ、8・・
・アクセルペダル、21・・・タービン、22・・・コ
ンプレッサ、42・・・交流発電機。 特許出願人  いすy自動車株式会社
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view of a turbocharger used in this embodiment. 1...Engine, 2...Turbocharger, 3...
- Rotating electric machine, 4... Exhaust turbine, 5... Power converter, 6... Controller, 7... Battery, 8...
- Accelerator pedal, 21...turbine, 22...compressor, 42...alternator. Patent applicant Isuy Automobile Co., Ltd.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)エンジンの排気管に電動機を備えたターボチャー
ジャと、発電機を備えた排気タービンとを順次に接続す
るとともに、前記エンジンの運転状態に応じて少なくと
もエンジンの低速回転時に前記発電機の出力とバッテリ
出力とをともに前記電動機に供給して力行せしめること
を特徴とする回転電機付ターボチャージャの駆動装置。
(1) A turbocharger equipped with an electric motor and an exhaust turbine equipped with a generator are sequentially connected to the exhaust pipe of the engine, and the output of the generator is determined at least when the engine rotates at low speed depending on the operating state of the engine. 1. A driving device for a turbocharger with a rotating electrical machine, characterized in that both the power output and the battery output are supplied to the electric motor for power running.
(2)前記電動機に発電機の発電出力のみ供給して力行
せしめることを特徴とする請求項(1)記載の回転電機
付ターボチャージャの駆動装置。
(2) The drive device for a turbocharger with a rotary electric machine according to claim (1), wherein only the generated output of a generator is supplied to the electric motor for power running.
JP63149064A 1988-06-16 1988-06-16 Drive device for turbocharger with rotating electric machine Expired - Lifetime JP2658194B2 (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030020201A (en) * 2001-09-03 2003-03-08 현대자동차주식회사 Electric turbo charger structure
DE102015001662A1 (en) * 2015-02-10 2016-08-11 Man Diesel & Turbo Se Internal combustion engine, method for operating the same and control device for carrying out the method

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KR20030020201A (en) * 2001-09-03 2003-03-08 현대자동차주식회사 Electric turbo charger structure
DE102015001662A1 (en) * 2015-02-10 2016-08-11 Man Diesel & Turbo Se Internal combustion engine, method for operating the same and control device for carrying out the method

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